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2025年大学物理（光学原理）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
1. 光在真空中的传播速度为c，在折射率为n的介质中传播速度为v，则v与c的关系为（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. v = nc
B. v = c/n
C. v = n²c
D. v = c/n²
2. 一束单色光从空气射向折射率为n的介质，入射角为i，折射角为r，则以下关系正确的是（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. sini / sinr = n
B. sinr / sini = n
C. cosi / cosr = n
D. cosr / cosi = n
3. 杨氏双缝干涉实验中，若双缝间距增大，其他条件不变，则干涉条纹间距（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 先增大后减小
4. 光的偏振现象表明（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. 光是纵波
B. 光是横波
C. 光具有粒子性
D. 光具有波动性
5. 一平行光垂直照射到一单缝上，若在屏上形成的衍射条纹中央明纹宽度为1cm，当缝宽增大一倍时，中央明纹宽度变为（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. 2cm
B. 0.5cm
C. 1cm
D. 4cm
6. 用波长为λ的单色光垂直照射到劈尖薄膜上，劈尖角为θ，相邻两明条纹的间距为（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. λ / (2θ)
B. λ / θ
C. λθ / (2)
D. 2λ / θ
7. 当光从光密介质射向光疏介质时，全反射临界角C满足（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. sinC = n
B. cosC = n
C. sinC = 1/n
D. cosC = 1/n
8. 一束自然光通过两个偏振片，若两偏振片的偏振化方向夹角为60°，则透过两偏振片后的光强与入射光强之比为（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. 1/8
B. 1/4
C. 1/2
D. 3/4
9. 一光学系统对某波长的光焦距为f，若该波长光的频率增大一倍，则焦距变为（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. f/2
B. f
C. 2f
D. 4f
10. 用迈克耳孙干涉仪测微小长度变化，当动镜移动距离为0.05mm时，干涉条纹移动了200条，则所用波长为（ ）（本题3分，答题要求：从选项中选择正确答案）
A. 250nm
B. 500nm
C. 750nm
D. 1000nm

第II卷（非选择题，共70分）
11. 简答题：简述惠更斯 - 菲涅耳原理的主要内容。（本题10分，答题要求：简要阐述原理要点）
12. 简答题：简述光的干涉和衍射的区别与联系。（本题10分，答题要求：分别说明区别和联系）
13. 计算题：在双缝干涉实验中，两缝间距为0.3mm，用波长为600nm的单色光垂直照射双缝，在离缝50cm处的光屏上观察干涉条纹。求：（1）相邻两明条纹的间距；（2）若将一厚度为0.01mm、折射率为1.5的透明薄膜覆盖在其中一条缝上，此时光屏上的中央明条纹将向哪条缝移动？移动多少距离？（本题20分，答题要求：写出详细计算过程和答案）
14. 材料分析题：材料：在研究光的偏振现象时，发现一束自然光通过偏振片后，光强变为原来的一半。当再通过另一块偏振片时，若两偏振片的偏振化方向夹角为α，光强满足马吕斯定律I = I₀cos²α。现有一束自然光，光强为I₀，依次通过两块偏振片P₁、P₂，P₁与P₂的偏振化方向夹角为30°。求：（1）通过P₁后的光强；（2）通过P₂后的光强。（本题15分，答题要求：根据材料进行计算并给出答案）
15. 材料分析题：材料：在研究光的衍射时，用波长为λ的单色光垂直照射宽度为a的单缝，在光屏上形成衍射条纹。中央明纹的半角宽度为θ₀ = λ / a（一级近似）。现有一单缝，宽度a = 0.2mm，用波长λ = 500nm的单色光垂直照射。求：（1）中央明纹的半角宽度；（2）若在单缝后放置一焦距为f = 5cm的凸透镜，光屏上中央明纹的宽度是多少？（本题15分，答题要求：根据材料进行计算并给出答案）

答案：1. B 2. A 3. B 4. B 5. B 6. A 7. C 8. B 9. B 10. B 11. 惠更斯 - 菲涅耳原理：波前上各点都可看作是发射子波的波源，在其后任一时刻，这些子波的包迹就决定新的波前。 12. 区别：干涉是两列或多列相干光叠加，形成稳定的强弱分布；衍射是光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。联系：都是光的叠加现象，都体现了光的波动性。 13. （1）根据公式Δx = λD / d，可得相邻两明条纹间距Δx = 1mm。（2）覆盖薄膜后，光程差改变，中央明条纹向覆盖薄膜的缝移动，移动距离为Δx' = (n - 1)tD / d = 2.5mm。 14. （1）通过P₁后光强I₁ = I₀ / 2。（2）通过P₂后光强I₂ = I₁cos²30° = 3I₀ / 8。 15. （1）中央明纹半角宽度θ₀ = 2.5×10⁻³rad。（2）光屏上中央明纹宽度l = 2fθ₀ = 2.5mm。